OECD 209 Lodo Ativado, Teste de Inibição Respiratória (Oxidação de Carbono e Amônio)

A norma “OECD 209 Lodo ativado, teste de inibição da respiração (oxidação de carbono e amônio)”, publicada no âmbito das diretrizes da OCDE sobre conduta empresarial responsável para empresas multinacionais (diretrizes da OCDE) , foi concebida para avaliar os efeitos de uma substância sobre microrganismos obtidos de lodo ativado em estações de tratamento de águas residuais, medindo suas taxas de respiração (oxidação de carbono ou amônio) como consumo de oxigênio. Os resultados do teste também podem ser usados ​​como um indicador de concentrações não inibitórias adequadas das substâncias testadas para uso em testes de biodegradabilidade.

Este método de teste permite determinar a concentração efetiva e a concentração sem efeito observada da substância em teste. Três tipos diferentes de inibição da captação de oxigênio podem ser determinados: inibição total, inibição heterotrófica apenas e inibição induzida por nitrificação na presença e ausência de N-aliltioureia, um inibidor específico da nitrificação.

Para obter tanto a concentração sem efeito observada quanto a concentração efetiva, recomenda-se uma série geométrica de cinco réplicas de seis concentrações de controle e cinco concentrações de tratamento. Em cada recipiente de teste, misturas de teste contendo água, alimentação de esgoto sintético e a substância de teste são incubadas a pH 7,5 ± 0,5 e a 20 °C ± 2 °C sob aeração forçada para manter a concentração de oxigênio dissolvido acima de 60-70% da saturação. O consumo de oxigênio é medido após 3 horas de exposição e, se a substância de teste se degradar rapidamente, medições adicionais podem ser realizadas após 30 minutos de exposição.

A norma OCDE 209 é um método padrão desenvolvido pela Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE) para avaliar a toxicidade potencial de produtos químicos para microrganismos em sistemas de tratamento de águas residuais. Este teste é fundamental para avaliar os impactos ambientais de produtos químicos, particularmente no contexto de estações de tratamento de águas residuais, onde o lodo ativado desempenha um papel vital na degradação da matéria orgânica.

O objetivo principal do método de ensaio OECD 209 é avaliar os efeitos de uma substância sobre os microrganismos presentes em lodos ativados, um componente essencial dos processos aeróbicos de tratamento de águas residuais. A taxa de respiração desses microrganismos, especificamente seu consumo de oxigênio durante a oxidação de carbono e amônio, é medida para determinar se uma substância inibe a atividade microbiana. Essas informações são cruciais para:

• Avaliações de risco ambiental: os testes ajudam a avaliar a toxicidade potencial de produtos químicos em comunidades microbianas necessárias para a degradação de poluentes orgânicos em águas residuais.
• Teste de biodegradabilidade: os resultados podem indicar concentrações apropriadas e não inibitórias de uma substância de teste para uso em estudos de biodegradabilidade subsequentes.
• Conformidade regulatória: os testes fornecem dados para dar suporte a decisões regulatórias relacionadas à segurança de produtos químicos e garantir que eles não interrompam os processos de tratamento de águas residuais.

Este método de teste mede os principais pontos finais usados ​​para quantificar a toxicidade de uma substância, como a concentração efetiva (por exemplo, EC50, a concentração que causa 50% de inibição) e a concentração sem efeito observado.

O teste OECD 209 envolve a exposição de microrganismos de lodo ativado a diversas concentrações de uma substância de teste sob condições controladas. A metodologia foi desenvolvida para garantir reprodutibilidade e confiabilidade, ao mesmo tempo em que atende a rigorosos critérios de validação.

As etapas básicas do método de teste são as seguintes:

• Organismos de teste: Lodo ativado, normalmente coletado do tanque de aeração de uma estação de tratamento de águas residuais bem operada, que trata principalmente águas residuais municipais, é utilizado no teste. O lodo contém uma comunidade microbiana diversificada, responsável pela degradação da matéria orgânica e nitrificação. Para garantir a consistência, o lodo pode ser lavado se a taxa de respiração endógena for baixa e normalmente for utilizado no prazo de um dia após a coleta.
• Configuração de teste:
  • Misturas de teste: O teste envolve a incubação de misturas de lodo ativado, alimentação sintética de águas residuais (que imita os nutrientes das águas residuais) e substância de teste em reatores de 1000 mL contendo 500 mL da mistura de reação. Um controle em branco (sem substância de teste) e uma substância de referência (por exemplo, 3,5-diclorofenol ou sulfato de cobre(II) pentahidratado) são adicionados para verificar a sensibilidade do sistema de teste.
  • Concentrações: O teste geralmente inclui pelo menos três concentrações da substância de teste em uma série geométrica (por exemplo, 10 mg/L, 100 mg/L e 1000 mg/L) e, para testes de dose-resposta, seis controles e cinco repetições por tratamento. Em testes de limite, uma única concentração (por exemplo, 1000 mg/L) pode ser usada para determinar se ocorre toxicidade significativa.
  • Condições: O teste é realizado a um pH de 7,5 ± 0,5 e a uma temperatura de 20 graus Celsius ± 2 graus Celsius, com ventilação forçada para manter os níveis de oxigênio dissolvido acima de 60-70% de saturação. O consumo de oxigênio é medido após um período de exposição de 3 horas; medições de 30 minutos são opcionais para substâncias de rápida degradação.
• Medição: A frequência respiratória é determinada medindo o consumo de oxigênio dissolvido na faixa de 2 a 7 mg/L, utilizando um eletrodo de oxigênio em uma célula fechada. O teste pode avaliar três tipos de consumo de oxigênio:
  • Respiração total: Consumo total de oxigênio do lodo.
  • Respiração heterotrófica: O oxigênio usado para oxidação de carbono é medido na presença de N-aliltioureia, um inibidor de nitrificação.
  • Respiração nitrificante: O oxigênio usado para a oxidação do amônio é calculado como a diferença entre a respiração total e heterotrófica.

As taxas de respiração da substância de teste e da substância de referência são comparadas com controles em branco e expressas como porcentagem de inibição. A partir desses dados, são calculadas a concentração efetiva e a concentração sem efeito observada.

• Critérios de validade: Para garantir a confiabilidade do teste, os seguintes critérios devem ser atendidos:
  • Os controles em branco devem mostrar uma taxa de captação de oxigênio de pelo menos 20 mg por grama de lodo ativado por hora.
  • O coeficiente de variação da captação de oxigênio em repetições de controle não deve exceder 30 por cento.
  • O valor de EC50 da substância de referência (por exemplo, 3,5-diclorofenol) deve estar dentro da faixa esperada de testes de anel anteriores.

O teste OECD 209 é aplicável a substâncias não voláteis, incluindo substâncias pouco solúveis e absorventes. É amplamente utilizado em estruturas regulatórias como o Regulamento (CE) n.º 440/2008 da Comissão da União Europeia e é compatível com normas como a ISO 8192.

Entretanto, esse método tem algumas limitações:

• Tempo de exposição curto: O tempo de exposição padrão de 3 horas (ou 30 minutos para substâncias de rápida degradação) pode não capturar efeitos a longo prazo. Uma versão modificada com um tempo de incubação de 27 horas foi proposta para aumentar a sensibilidade.
• Misturas complexas: Os testes podem ser menos eficazes para misturas complexas ou substâncias de degradação rápida e podem exigir avaliações ou medições adicionais.
• Especificidade: Embora o teste distinga entre oxidação de carbono e amônio, ele pode não capturar totalmente o impacto ecológico de substâncias em outros processos microbianos.

O teste OECD 209 é um pilar fundamental dos testes ecotoxicológicos, fornecendo um método de triagem rápido e econômico para avaliar os perigos potenciais de produtos químicos em sistemas de tratamento de águas residuais. Seus resultados são essenciais para indústrias como a de fabricação de produtos químicos, pesticidas e corantes, para garantir que seus produtos não interrompam a atividade microbiana em estações de tratamento. A conformidade do teste com os padrões internacionais e sua adoção por laboratórios de testes em todo o mundo ressaltam sua importância nas avaliações de segurança ambiental.

Em conclusão, a norma OCDE 209 fornece uma estrutura robusta para avaliar a toxicidade de substâncias para microrganismos de lodos ativados. Ao medir a inibição respiratória, fornece dados valiosos para avaliações de risco ambiental e tomada de decisões regulatórias. Sua metodologia padronizada e critérios de validação rigorosos garantem resultados confiáveis, enquanto melhorias contínuas, como períodos de incubação mais longos, visam aumentar sua aplicabilidade. Para pesquisadores, reguladores e indústria, o teste OCDE 209 continua sendo uma ferramenta importante para salvaguardar os processos de tratamento de águas residuais e proteger a saúde ambiental.

Nossa organização, que atua há muitos anos e acompanha meticulosamente os desenvolvimentos globais em ciência e tecnologia, realiza testes, medições e análises em uma ampla gama de áreas para empresas de todos os setores, com uma equipe qualificada e ampla infraestrutura. Nesse contexto, também fornecemos serviços de teste em conformidade com a norma OCDE 209 sobre lodo ativado, teste de inibição respiratória (oxidação de carbono e amônio).